[发明专利]一种多层复合固态电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层复合固态电解质及其制备方法，所述的多层复合固态电解质是由支撑层、正向复合胶层以及负向复合胶层组成，所述的支撑层包括支撑基体、无机陶瓷固态电解质、胶黏剂，所述的正向复合胶层包括聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质，所述的负向复合胶层包括聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质。本发明可明显提高复合固态电解质的机械强度，降低电池短路的风险；同时高含量的无机陶瓷固态电解质显著地提高离子电导率，此外正负极的相容性得到提高，可保证电池在高温高压下稳定进行。复合固态电解质朝向负极面采用传统的聚氧乙烯，与锂金属负极具有较好的相容性，切具有较高的离子导电率，同时避免直接接触正极而被高压氧化。

技术领域

本发明属于锂离子电池固态电解质技术领域，具体涉及到一种多层复合固态电解质及其制备方法。

背景技术

现今，锂离子电池生产商不断的追求电池能量密度的提升，但是在这个过程中，安全问题一直制约着高能量密度锂离子电池的前进。如今，所采用的商用锂离子电池使用了易燃的有机电解质及有机溶剂，容易引发安全问题，导致电动汽车发生火灾，因此用不可燃的无机、陶瓷固体电解质取代有机电解质，组装全固态锂离子电池，有望最终解决锂离子电池的安全问题并提升锂离子电池的能量密度。

目前对于固态电解质的研究，主要有三个类别：一是有机聚合物电解质，二是无机固体电解质，三是有机聚合物与无机固体电解质复合而成的复合电解质。有机聚合物电解质的电池易加工，可基本沿用现有的锂离子电池工艺，但是室温电导率低；无机固体电解质的室温电导率较高，但是材料成本较高，且电池工艺复杂，需要开发很多全新的电池生产设备，导致成本进一步升高；复合电解质膜具备有机聚合物电解质的易加工性能，并可一定程度上提高室温电导率，但是存在机械强度差导致膜容易破裂造成电池短路、与正负极界面相容性较差导致电池内阻较高、循环性能差的缺点，且室温电导率也有待进一步提高。基于上述问题，急需开发一种新的固态电解质以满足现阶段的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多层复合固态电解质及其制备方法，旨在提供一种多层复合固态电解质，改善固态电解质离子电导率、机械性能、热稳定性以及与正负极的相容性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种多层复合固态电解质，所述的多层复合固态电解质是由支撑层、正向复合胶层以及负向复合胶层组成，所述的支撑层包括支撑基体、无机陶瓷固态电解质、胶黏剂，所述的正向复合胶层包括聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质，所述的负向复合胶层包括聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质。

所述的支撑基体为PVDF纤维膜、含氟聚酰亚胺纤维膜、玻璃纤维布中的一种或多种。进一步地，所述的支撑基体为含氟聚酰亚胺纤维膜、玻璃纤维布中的一种或多种。

所述的支撑层胶黏剂为聚偏氟乙烯、、聚四氟乙烯、聚氧乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。进一步地，所述的支撑层胶黏剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。

所述的无机陶瓷固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或几种。进一步地，所述的无机陶瓷固态电解质选自锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或多种。

所述的锂盐为双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。进一步地，所述的锂盐选自双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂中的一种或多种。

所述的聚合物A为聚甲基丙烯酰胺、聚酰亚胺中的一种或多种，所述的聚合物B为聚氧乙烯。进一步地，所述的聚合物A选自聚甲基丙烯酰胺，所述的聚合物B选自聚氧乙烯。

所述的正向复合胶层厚度为1~10μm，所述的负向复合胶层厚度为1~10μm。进一步地，所述的正向复合胶层厚度为1~5μm，所述的负向复合胶层厚度为1~5μm。